[发明专利]钴基催化剂及其相关方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月23日提交的美国临时申请号62/054,072和2015年7月9日提交的美国临时申请号62/190,523的权益，两份申请均以引用的方式整体并入本文。

发明领域

本文所公开的组合物和方法涉及钴催化剂以及钴催化剂的制备和钴催化剂用于将氢/一氧化碳混合物(合成气)转化成烃类的用途。

背景

合成气(氢气和一氧化碳的混合物)可容易通过本领域已熟知的并且世界范围内广泛商业实践的方法来由煤或甲烷(天然气)产生。许多熟知的工业过程使用天然气来产生各种氧化的有机化学剂。最初发现用于由合成气催化产生烃类的费-托(Fischer-Tropsch)催化方法并且在20世纪20年代得到发展，并且所述催化方法在南非使用了许多年，以产生作为汽车燃料的汽油范围的烃类。因此，用于费-托方法中的催化剂诸如钴催化剂的产生为涉及合成气转化的重要方法。减少高活性钴催化剂的生产成本的方法为希望的。

因此，本文公开了钴催化剂以及钴催化剂的制备和钴催化剂用于将合成气转化成烃类的用途。

发明概述

本文公开了一种还原并活化钴催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：a)在220℃至270℃的温度下将至少部分氧化的钴催化剂与第一还原气体接触至少50小时，和/或b)在220℃至270℃的温度下将至少部分氧化的钴催化剂与大致上由H₂组成的第二还原气体接触至少8小时，由此还原并活化钴催化剂。

本文还公开了一种还原并活化钴催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：a)在220℃至270℃的温度下将至少部分氧化的钴催化剂与第三还原气体接触至少8小时，其中所述第三还原气体包含足以还原并活化钴催化剂的量的H₂，由此还原并活化钴催化剂。

本文还公开了一种还原并活化钴催化剂的方法，所述方法大致上由以下步骤组成：a)在220℃至270℃的温度下将至少部分氧化的钴催化剂与第一还原气体接触至少50小时，由此还原并活化钴催化剂。

本文还公开了一种还原并活化钴催化剂的方法，所述方法大致上由以下步骤组成：a)在220℃至270℃的温度下将至少部分氧化的钴催化剂与大致上由H₂组成的第二还原气体接触至少8小时，由此还原并活化钴催化剂。

本文还公开了一种通过本文所公开的方法产生的催化剂。

本文还公开了一种产生烃类的方法，所述方法包括将合成气与本文所公开的钴催化剂接触，由此产生烃类

其他优点将部分在随后的描述中阐述，并且部分根据所述描述将是显而易见的，或可以通过实践下述方面来了解。以下所描述的优点将借助在所附权利要求书中具体指出的化学组合物、方法以及其组合来实现和达到。应理解，前面的概述和下面的详述都仅仅是示例性和说明性的而不是限制性的。

附图简述

附图结合在本说明书中并构成本说明书的一部分，其阐明若干实施方案并且与描述一起用于解释本发明的原则。

图1示出Co₃O₄的温度程序控制的还原(TPR)。

图2示出在250℃下还原约65小时的钴催化剂上的CO和H₂转化。

图3示出在350℃下还原16小时的钴催化剂(1)和在250℃下还原65小时的钴催化剂(2)的性能。

图4示出在250℃下在100％H₂中还原约16小时的钴催化剂上的CO转化。

本发明的其他优点将部分在随后的描述中阐述，并且部分根据所述描述将是显而易见的，或可以通过实践本发明来了解。本发明的优点将借助在所附权利要求书中具体指出的要素和组合来实现和达到。应理解，上文的一般描述与下文的详细描述均仅是示例性和解释性的，而非如所述的对本发明的限制。

详述